Термін «скло» зазвичай використовується для аморфних матеріалів, що утворюються в результаті швидкого охолодження рідини, минаючи фазу кристалізації. Зі структурної точки зору скло — це тверде тіло з неперіодичною решіткою атомів. Оксиди кремнію, бору та фосфору, тобто SiO 2 , B 2 O 3 і P 4 O 10 , а також їх сплави з іншими оксидами, наприклад лужними металами та лужноземельними металами, мають здатність утворювати скло (шляхом затвердіння в аморфну масу) . Як первинний елемент склоутворюючими властивостями володіють селен, сірка, вуглець, кремній, телур, миш'як, германій, бор і фосфор. Крім згаданих раніше речовин, такі ж властивості спостерігаються у деяких високополімеризованих органічних речовин, таких як полістирол і сполук з гідроксильною групою, таких як гліцерин.
Властивості скла
На відміну від анізотропних кристалічних тіл, скла мають ізотропні властивості. Коли матеріал нагрівається, він поступово розм’якшується і постійно переходить із твердоподібного стану в стан, де його можна описати як переохолоджену високов’язку рідину. Температурний діапазон, у якому спостерігається це перетворення, відносно вузький і відомий як діапазон перетворення скла. Можна спостерігати декілька значних змін – відбувається швидка зміна питомої теплоємності, показника заломлення, коефіцієнта теплового розширення та діелектричної проникності. При температурах нижче діапазону перетворення скло стає твердим і крихким. З підвищенням температури він стає все більш пластичним, поки не перетвориться на більш рухливу рідину. Діапазон трансформації кварцового скла становить близько 1500 К, тоді як для силікатного скла температури трохи нижчі, близько 800-1000 К, залежно від точного складу матеріалу.
Властивості скла
І кварцове, і силікатне скло мають структуру, що нагадує кристалічні силікати. Він складається з тетраедричних груп SiO 4 , які з’єднуються, утворюючи жорстку тривимірну структуру. Однак відмінність полягає в їхньому розташуванні, тому що на відміну від кристалічних тіл з упорядкованою кристалічною решіткою, групи, присутні в склі, пов’язані між собою невпорядкованим чином. Скляна система описується як очевидно стабільна, що означає, що вона не досягає рівноваги, а прагне до кристалічного стану. У нормальних умовах цей процес настільки повільний, що непомітний. Його можна спостерігати тільки на дуже старих окулярах. Проте швидкість процесу можна збільшити за рахунок більш високих температур 1200-1400 К, залежно від сорту скла. Помітною посткристалізаційною зміною є характерне помутніння і підвищена крихкість скла. Пластичність скломаси можна вільно змінювати за допомогою відповідної температури обробки, і її можна формувати видуванням, пресуванням тощо.
Приклади скляних матеріалів
- Вапняно-натрієве скло 12,9%Na 2 O (сода), 11,6%CaO (вапно, карбонат кальцію), 75,5%SiO 2 (скляний пісок).
- Калієво-кальцієве скло, де Na 2 O замінено на K 2
- Содово-калієво-вапняне скло, яке містить як оксиди натрію, так і калію.
- Єнське скло 74,5 %SiO 2 , 8,5 %Al 2 O 3 , 4,6 %B 2 O 3 , 7,7 %Na 2 O, 3,9 %BaO, 0,8 %CaO, 0,1 %MgO.
Силікатне скло
Силікатне скло є найбільш часто використовуваним типом скла, яке виготовляється шляхом сплавлення кварцового піску з содою Na 2 CO 3 і вапняком CaCO 3 при температурі прибл. 1800 К. Завдяки таким умовам можна ввести в масу оксиди кремнію, натрію і кальцію (SiO 2 , Na 2 O i CaO). Основним склоутворюючим оксидом у його складі є SiO 2 , а його решіткою є так званий зв’язок кремній–кисень, який містить проміжні іонні заміщення з проміжними іонами-модифікаторами. Вони утворюються з додатково введених оксидів, які мають змінити властивості скла.
Фарбування скла
Для фарбування скла використовуються добавки оксидів перехідних металів. Оксиди кобальту дають фіолетово-синє забарвлення, триоксид дихрому — зелене, а оксиди заліза, залежно від умов у печі, у відновній атмосфері — зелене, а в окисній — коричневе. Фарбування скла в рубіново-червоний колір здійснюється за допомогою колоїдно-дисперсного золота – скломаса розплавляється, а при розкладанні виділяється золото в атомарній фрагментації. Спочатку він безбарвний, але після повторного нагрівання до температури прибл. 800-900 К і повільне охолодження стає рубіново-червоним. Подібний механізм використовується для виробництва жовтого скла, але замість золота використовується колоїдне срібло. 
Склоармування
Є можливість поліпшити якість поверхні скла і модифікувати її так, щоб не було тріщин або їх зміщення. Існує три основних типи процесів армування скла:
- Загартування , при якому матеріал нагрівають до високих температур, а потім охолоджують на повітрі або маслі. Оскільки поверхня охолоджується швидше, ніж внутрішній шар, її розміри не можуть збігатися. Внутрішня частина розтягується поверхнею, а поверхня стискається внутрішньою.
- Хімічне загартування дозволяє досягти подібних ефектів, як і загартування. Скло поміщають у розплавлену сіль, що містить катіони калію, наприклад, у KNO 3 , який нагрівають протягом 12 годин при 500 o C. Дифузія викликає обмін іонів Na + на K + , коли вони розтягують зовнішню поверхню.
- Ламінування скла – це метод розміщення шару полімеру між як мінімум двома шарами скла. Це можливо двома способами – скло можна спресувати полімером або налити рідкий полімер на шари скла.
Сировина
Більшість речовин, необхідних для виробництва скла, мають мінеральне походження. До них відносяться: пісок, вапняк, доломіт, ангідрит. Але використовуються також речовини, які є продуктами хімічної промисловості , наприклад сода . В даний час все більшого значення надається також вторинній сировині, тобто склобою . Сбій класифікується на дві категорії – утворений у процесі виробництва сбій, який після подрібнення. придатний для повторної переробки, а також сторонній сбій, тобто матеріал після споживання, який необхідно очистити та рафінувати для повторного використання.
Переробка скла
Ключовим аспектом є розуміння того, що не все скло можна переробити. Сбій є дуже важливою вторинною сировиною, але для переробки непридатні такі матеріали, як тара, постійно з’єднана з іншою сировиною, кераміка, лінзи від окулярів, термостійкі скла, лампочки, шприци тощо. Переробка скла – це багатоетапний процес, і перший етап – це правильне сортування сміття . На переробному підприємстві відходи зважують і перевіряють на придатність до переробки. Наступний етап – подрібнення та видалення етикеток і дрібних забруднень з попередньо відокремлених матеріалів. Після первинного очищення відходи поділяють за кольором і транспортують на склозавод. У таких установках скляні відходи розплавляють при 1200 o C у скломасу, з якої потім формують нові продукти. Цікаво, що обробка скла, на відміну від паперу чи пластику, практично нескінченна. Після переплавлення властивості скла не змінюються.
